用于電動馬達的場定向控制的馬達控制器和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于驅動車輛的電動馬達的場定向控制的馬達控制器和相應的方法。
【背景技術】
[0002]針對現(xiàn)代機動車的驅動裝置越來越多地將電動機器用作唯一的驅動裝置或與另一類型的驅動裝置協(xié)同使用(混合驅動)。通常借助動力電子裝置來致動電動機器，其包括逆變器，該逆變器取用來自機動車的車載高壓電池的直流電壓，并產生交變電流。這樣的逆變器經?；趫龆ㄏ騺砜刂啤＿@樣的控制還稱作矢量控制。在這里能夠規(guī)定的是，使空間矢量(例如電流矢量)運動，該空間矢量與電動機器的驅動軸一起旋轉。換言之，這將用于對電動機器進行致動的相電流轉化成相對于轉子固定且與機器的磁場共同旋轉的坐標系。這樣的坐標系經常稱為dq系統(tǒng)。在場定向的控制中，于是以這種方式轉換的電流分量、和I,取代相電流而被控制。在此情形中，I,還可稱作形成轉矩的設定點電流值，并且Id還可稱作形成場的設定點電流值。在他勵式同步機器的情形中，還可使用另外的形成場的設定點電流值(I6)。
[0003]例如，在DE 10 2010 061 897 Al中公開一種場定向致動方法。
[0004]在場定向控制系統(tǒng)的情形中，通常采用設定點電流值形成單元。其接收設定點轉矩值作為輸入信號。所述設定點轉矩值最終由駕駛員借助于加速器指定，所述加速器的位置被感測并被轉化成設定點轉矩值。在這種情況中考慮可能的最大值和最大梯度，以防止電動馬達上的過載或振動。
[0005]馬達控制器必須實現(xiàn)設定點轉矩值。為此，所述馬達控制器計算形成轉矩的設定點電流值和至少一個形成場的設定點電流值，以便基于場定向來控制電動馬達。形成轉矩的設定點電流值和至少一個形成場的設定點電流值通常如此地彼此相互協(xié)作，從而得到優(yōu)化的工作點，在所述工作點處，電能盡可能高效地轉化成機械能。為此，設定點電流值形成單元要么可以具有對各個工作點的在線優(yōu)化，即每次重新計算工作點，要么可以通過存儲的表或公式來離線查詢優(yōu)化的工作點。在此情形中，針對所述兩種方法的計算復雜性是不可忽略的，由此所述計算相對于場定向控制的速度被比較緩慢地執(zhí)行。針對正常的運行狀態(tài)，例如加速和制動，計算速度完全足夠，然而，尤其需要在設定點轉矩值特性處避免突然的改變，以避免傳動系中的屈曲，其被懸掛以使得能夠振動。
[0006]根據(jù)現(xiàn)有技術，本發(fā)明的一個目的是規(guī)定一種用于驅動車輛的電動馬達的場定向控制的馬達控制器和一種用于場定向控制的相關方法，所述馬達控制器在至少一個方面上作出改進。
[0007]根據(jù)本發(fā)明通過專利的獨立權利要求的主題實現(xiàn)這些目的。專利的從屬權利要求具體描述本發(fā)明的實施例。

【發(fā)明內容】

[0008]因此，本發(fā)明包括一種用于驅動車輛的電動馬達的場定向控制的馬達控制器，其具有設定點電流值形成單元，其接收設定點轉矩值作為輸入信號，并且輸出形成轉矩的設定點電流值或至少一個形成場的設定點電流值作為輸出信號，以便基于場定向來控制電動馬達。根據(jù)本發(fā)明的馬達控制器包括例外情況識別裝置，該例外情況識別裝置用于獲取當前的設定點轉矩值、基于當前的設定點轉矩值和較早的設定點轉矩值來計算變化、并且當所述變化的絕對值超過指定的閾值時識別這一例外情況。例如，例外情況識別可以計時，其中于是較早的設定點轉矩值例如對應于在當前時序之前的時序的當前的設定點轉矩值。根據(jù)本發(fā)明，當識別出所述例外情況時，馬達控制器可設定成基于當前的設定點轉矩值，通過從旁路繞過設定點電流值形成單元來調整形成轉矩的設定點電流值。
[0009]以此方式電動馬達可非常動態(tài)地受到控制，因為優(yōu)化的工作點的緩慢的計算由設定點電流值形成單元繞過。特別有利于防抱死系統(tǒng)(ABS)或電子穩(wěn)定程序(ESP)的干預。
[0010]APS和ESP對動態(tài)控制提出非常大的需求，因為它們典型地突然降低轉矩需求，并且在短時間后再次使之自由。因此，設定點轉矩值在短時間內由ABS和ESP所減小，并且然后再次增加至原始值。如果這樣的干預經由設定點電流值形成單元進行，則轉矩的減小和后續(xù)的再增大均會變慢。在此情形中，由設定點電流值形成單元帶來的重建轉矩的延遲可例如由異步機器中延遲的流積累、由在他勵式同步機器中的延遲的激勵電流積累和由所有機器類型中用于電流積累的有限的電壓儲存而帶來。如果設定點電流值形成單元被從旁路繞過，那么雖然不能正常地建立最優(yōu)的工作點，但是電動馬達的特別動態(tài)控制是可能的。
[0011]在此情形中，基于當前的(捕獲的)設定點轉矩值和較早的(捕獲的)設定點轉矩值的變化可例如為在當前的設定點轉矩值和較早的設定點轉矩值之間的差?？商娲兀诋斍暗脑O定點轉矩值和較早的設定點轉矩值的變化也可能指的是設定點轉矩值的函數(shù)關于時間的一階導數(shù)。所述變化還可具體描述為例如百分比或每單位時間。在此情形中，所述差于是會例如與現(xiàn)在的或較早的設定點轉矩值相互關聯(lián)，或者與在接收較早的設定點轉矩值和接收當前的設定點轉矩值之間已經經過的時間相互關聯(lián)。
[0012]在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的馬達控制器包括設定點轉矩值保持裝置，其用于在例外情況識別裝置沒有識別例外情況的時候將當前的設定點轉矩值提供至設定點電流值形成單元作為輸入信號，并且用于在例外情況識別裝置識別出例外情況的時候將經凍結的設定點轉矩值提供至設定點電流值形成單元作為輸入信號，其中，經凍結的設定點轉矩值預置在較早的設定點轉矩值。
[0013]因此，設定點轉矩值保持裝置使得在例外情況中設定點電流值形成單元的狀態(tài)被保持穩(wěn)定。這尤其還避免了形成場的電流的變化。
[0014]在此情形中，設定點轉矩值保持裝置可設定成在時間進程內將經凍結的設定點轉矩值保持不變，或者基于當前的設定點轉矩值來將它調整。例如，對此可設想的是，將所述經凍結的設定點轉矩值允許以類似斜坡或類似濾波的方式緩慢地遵循當前的設定點轉矩值。
[0015]優(yōu)選地，例外情況識別裝置設定成在當前的設定點轉矩值位于圍繞經凍結的設定點轉矩值的公差范圍內時，識別出不再存在例外情況。例如，可假定的是，在當前的設定點轉矩值低于經凍結的設定點轉矩值和下公差閾值的乘積或高于經凍結的設定點轉矩值和上公差閾值的乘積時，不再存在例外情況。例如，下公差閾值可例如為99%、98%、95%或90%。相應地，上公差閾值可位于例如為101%、102%、105%或110%。以所述方式，所述例外情況識別裝置可識別出ABS或ESP已經終止其干預。
[0016]在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的馬達控制器包括比例計算裝置，用于計算經凍結的和當前的設定點轉矩值之間的比例。此外，它可包括調整裝置，用于利用經凍結的和當前的設定點轉矩值之間的比例將由設定點電流值形成單元輸出的形成轉矩的設定點電流值進行調整。
[0017]這使得能夠將設定點電流值形成單元的狀態(tài)保持不變，由此由設定點電流值形成單元輸出的形成轉矩的設定點電流值保持穩(wěn)定。所述穩(wěn)定的形成轉矩的設定點電流值然后在設定點電流值形成單元的外側進行調整，以適合于經凍結的和當前的設定點轉矩值之間的比例。
[0018]此外，本發(fā)明包括一種借助于馬達控制器的電動馬達的場定向控制的方法，所述電動馬達用于驅動車輛，所述馬達控制器具有設定點電流值形成單元，所述設定點電流值形成單元設定成接收設定點轉矩值作為輸入信號，并且輸出形成轉矩的設定點電流值和至少一個形成場的設定點電流值作為輸出信號，以便基于場定向來控制電動馬達。根據(jù)本發(fā)明的方法可包括下列步驟。獲取當前的設定點轉矩值，并且基于當前的設定點轉矩值和較早的設定點轉矩值來計算變化。在所述變化的絕對值超過指定的閾值時識別出例外情況。在識別出例外情況時，基于當前的設定點轉矩值并通過從旁路繞過設定點電流值形成單元來調整形成轉矩的設定點電流值。這使得電動馬達的特別動態(tài)的場定向控制成為可能。
[0019]在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟:在例外情況沒有被識別時將當前的設定點轉矩值提供至設定點電流值形成單元作為輸入信號，以及在例外情況被識別出時將經凍結的設定點轉矩值提供至設定點電流值形成單元作為輸入信號，其中，經凍結的設定點轉